desain kapasitas tiang pancang bulat pada lapis …

JURNAL GEOLOGI KELAUTAN Volume 10, No. 1, April 2012

37

DESAIN KAPASITAS TIANG PANCANG BULAT PADA LAPIS SEDIMEN KOHESIF DI

PERAIRAN PANTAI UTARA CIREBON PADA RENCANA AS JETTY MARINE CENTER

PPPGL CIREBON-JAWA BARAT

Oleh:

Franto Novico dan Purnomo Rahardjo

Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi Kelautan, Jl. Dr. Junjunan 236 Bandung

Diterima : 25-08-2011 Disetujui : 27-03-2012

SARI

Pemboran geoteknik pada daerah perairan dengan lapis sedimen yang bersifat kohesif

merupakan hal yang cukup menarik, tidak saja dari segi teknis pelaksanaan pemboran namun juga

dalam tahapan selanjutnya yaitu analisis hasil pemboran dan aplikasi desain yang dibuat. Lapisan

sedimen kohesif pada perairan yang umumnya berada dalam kondisi jenuh perlu mendapatkan

pertimbangan khusus untuk menentukan dimensi dari aplikasi struktur bagian bawah pada rencana

pengembangan infrastruktur yang sedang dibuat.

Berdasarkan alternatif dimensi dan rencana peletakan tiang pancang, dengan rencana

pembangunan trestle untuk kapal 7000 DWT maka tiang pancang dengan diameter 40 cm yang

dipancangkan pada kedalaman -14 m dan maksimum -20 meter dari dasar laut sudah cukup efisien.

Kata Kunci : Cirebon, Kapasitas Tiang Pancang, Marine Center PPPGL

ABSTRACT

A geotechnical drilling, especially within the area where has a cohesive sediment is very fascinating,

it is not only in term of the drilling technique but also analyze the drilling result and the application. In

general, a cohesive sedimen in waters area is saturated therefore the determination of dimension of a

basement structure being a special attention to determine a dimension of basement structure in term of

planning an infrastructure development.

Based on dimension alternative and the depth of the piling, with trestle planning for 7000 DWT

vessel, the pile with 40 cm of diameter could be efficient in depth between -14 m and -20 m from sea floor.

Keywords : Cirebon, Pile Capacity, Marine Center PPPGL

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Rencana Marine Center PPPGL di perairan

Cirebon telah menghasilkan banyak data dan

informasi yang sangat penting. Salah satu data

yang sangat berguna adalah data geologi dan

geoteknik kelautan. Seperti diketahui proses

geologi memerlukan waktu yang cukup lama,

untuk itu data geologi dan geoteknik yang telah

dimiliki dapat dijadikan gambaran tentang

kondisi lapis bawah sedimen permukaan laut

sekitar perairan Cirebon.

Perkembangan kawasan pantai tidak lepas

dari pembangunan infrastruktur pendukung.

Pembuatan pelabuhan khusus, jetty, sea wall, dan

infrastruktur lain di perairan mutlak

memerlukan struktur bawah yang kuat dan

aman untuk menyangga struktur bagian atasnya.

Penentuan basement structure pada kawasan

JURNAL GEOLOGI KELAUTANVolume 10, No.1, April 2012

38

pantai sangat tergantung dari kondisi geologi

dan geoteknik serta rencana infrastruktur yang

akan dibangun. Penentuan dimensi tiang

pancang dapat dihitung dengan menggunakan

dua metode. Metode pertama menggunakan

data hasil uji lapangan seperti n-SPT dan Sondir,

sedangkan metode kedua menggunakan analisis

data tanah (soil properties) yang didapatkan dari

hasil conto tanah tidak terganggu (undisturbed

sampel) yang dianalisis di laboratorium. Pada

kajian ini, metode yang akan digunakan

berdasarkan data hasil uji lapangan n-SPT.

Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk

mengetahui kedalaman dan dimensi tiang

pancang yang efisien sebagai basement structure

pada sedimen bawah permukaan laut yang

bersifat kohesif agar dapat dipergunakan dalam

perencanaan infrastruktur pelabuhan seperti

jetty.

Permasalahan

Hasil pemboran pada koordinat borehole 1

dan borehole 2 menunjukkan bahwa kondisi

sedimen permukaan dasar laut hingga

kedalaman -10 m dari permukaan dasar laut

bersifat sangat lunak (PPPGL, 2006).

Pelaksanaan pemboran dan pengujian Standar

Penetration Test (SPT) dilakukan dengan ekstra

hati-hati untuk menghindari hilangnya data

seperti terjadi pada pemboran 2 dimana pada

kondisi sedimen yang sangat lunak dan kondisi

gelombang yang tidak bersahabat menyebabkan

kegagalan pelaksanaan SPT. Selanjutnya

penentuan lapisan ‘keras’ untuk penempatan

posisi tiang pancang perlu dianalisis sehingga

mendapatkan dimensi tiang pancang yang

ekonomis.

Kondisi Geologi Kelautan

Daerah penelitian dan sekitarnya

sebelumnya telah dipetakan oleh Suwarna dkk.

(1996) dalam Peta Geologi Lembar Cirebon.

Secara ringkas stratigrafi pada wilayah pinggir

pantai lokasi pemboran dapat dilihat dari

keterangan yang didapatkan dari Suwarna dkk.

(1996). Dimana stratigrafi termuda disekitar

pantai terdiri dari Endapan Pantai dan Aluvium.

Endapan pantai terdiri dari lumpur hasil endapan

rawa, lanau, serta lempung kelabu yang

mengandung cangkang kerang hasil

pengendapan di sekitar pantai. Tebal endapan ini

mencapai beberapa meter, sementara alluvium

terdiri dari Kerikil, pasir, dan lempung yang

berwarna kelabu, terendapkan sepanjang

dataran banjir sungai dengan ketebalan

mencapai 5 meter. Kondisi yang sama juga

disampaikan oleh Novico dkk, (2011).

Endapan kuarter sekitar lokasi pemboran

telah dipetakan oleh Suwarna dkk. (1996) yang

secara umum dikelompokkan dua bagian yaitu

endapan fluviatil dan endapan marin. Jika lebih

diperinci maka endapan ini terdiri dari, endapan

pematang pantai diatas endapan dekat pantai/

laut dangkal, diikuti endapan dataran banjir

diatasnya. Endapan dataran banjir berupa

lempung pasiran, agak pejal, bersifat lanauan,

kadang-kadang humusan. Endapan pantai dan

pematang pantai berupa pasir dan pasir lanauan,

terpilah baik, berlapis, mengandung cangkang

kerang. Endapan rawa bakau berupa lempung

(lanauan) mengandung humus tipis dan gambut,

berselang-seling lempung. Endapan dekat

pantai/laut dangkal berupa lempung, lengket,

getas, selang-seling lanauan dan pasir halus,

abu-abu kebiruan, dan mengandung kerang

cangkang.

Hasil Pemboran

Pemboran geoteknik dilakukan di belakang

kantor Puslitbang Geologi Kelautan (PPPGL)

Cirebon yang merupakan perairan Laut Jawa

(gambar.1). Pemboran Bore Hole 1 (BH-1)

dilakukan pada koordinat -6° 43' 41.838744" LS

dan 108° 35' 50.7354"BT dengan jarak 1,7 km

dari garis pantai. Sedangkan Bore Hole 2 (BH-2)

dilaksanakan pada koordinat -6° 42' 56.624292"

LS dan 108° 36' 36.0504" BT dengan jarak 3,7

km dari garis pantai.

Berdasarkan penampang BH-1 seperti

terlihat pada gambar 2a dan gambar 2b maka

dapat diketahui hingga kedalaman -16 m lapisan

tanah merupakan sedimen kohesif yang sangat

lunak dengan nilai n-SPT sebesar 0 - 20

sedangkan mulai kedalaman -16 meter hingga -

20 meter merupakan lapisan sedimen lempung

yang agak padat dengan nilai n-SPT sebesar 20 –

34, selanjutnya untuk kedalaman -20 meter

hingga -26 meter merupakan selingan sedimen

lempung dan pasir lempungan yang padat

dengan memiliki nilai n-SPT sebesar 34 – 39

(PPPGL, 2006).

Merujuk hasil uji lapangan n-SPT yang

didapatkan dari penampang BH-2 seperti


39

terlihat pada gambar 3a dan gambar 3b maka

dapat diketahui hingga kedalaman -10 m tidak

didapatkan data uji lapangan dikarenakan pada

saat pengujian mengalami kendala yaitu kondisi

alam yang tidak bersahabat dengan gelombang

besar yang mengganggu aktifitas pengujian

sehingga menyebabkan pelaksanaan SPT tidak

dapat terlaksana. Namun untuk kedalaman mulai

-10 m hingga -31 m pengujian dapat terlaksana

dengan baik. Hasil pengujian untuk kedalaman -

10 m hingga -20 m nilai n-SPT menunjukkan

angka yang cukup tinggi yaitu sebesar 50 – 75

yang berarti kondisi sedimen sangat padat.

Selanjutnya untuk kedalaman -20 hingga -30

terlihat kondisi sedimen juga sama yaitu sangat

padat dengan nilai n-SPT sebesar 50 – 75.

Kondisi Lapisan Sedimen Sepanjang Titik

BH-1 dan BH2

Hasil rekaman seismik pantul dangkal,

(Gambar 4) yang didapatkan dari penelitian

PPPGL, 2006 yang selanjutnya diikatkan dengan

penampang pemboran BH-1 dan BH-2

memberikan gambaran yang cukup jelas untuk

memperkirakan hubungan litologi dan nilai n-

SPT sepanjang jarak ke dua titik tersebut.

Pada kedalaman 0 – 7 m, terdiri dari dari

lempung berwarna abu-abu kehijauan,

mengandung sisa tumbuhan dan cangkang

kerang, jenuh air, plastisitas rendah dan sangat

lunak. Nilai SPT pada tanah jenis ini adalah 1/45

sampai 11/30. Tanah atau sedimen ini ditafsirkan

sebagai endapan dekat pantai atau near shore

deposit yang pengendapannya masih terus

berlangsung.

Kedalaman 7 – 20 m , terdiri dari sedimen

jenis lempung, berwarna abu-abu tua kehitaman

sampai abu-abu kekuningan, lembab sampai

basah, berplastisitas tinggi, konsistensi sedang

sampai keras.Pengujian SPT yang dilakukan

pada jenis tanah ini berkisar antara 11/30

sampai 34/30.

Gambar 1. Lokasi Pemboran Geoteknik BH-1 dan BH-2


40

Gambar 2a. Penampang Bor 1 (Kedalaman 1-15 m)


41

Gambar 2b. Penampang Bor 1 (Kedalaman 15-32 m)


42

Gambar 3a. Penampang Bor 2 (Kedalaman 1,00 m – 17,00 m)


43

Gambar 3b. Penampang Bor 2 (Kedalaman 14,00m – 30,45 m)


44

Dari kedalaman 20 sampai 24,5 m

merupakan endapan sungai lama yang terdiri

dari kerakal-kerikil pasir lempungan, berwarna

abu-abu tua, kerakal-kerikil terdiri dari material

volkanik, membundar-membundar tanggung,

diameter maksimum 1 cm, pasir berukuran

kasar – sedang, bersifat padat. Pengujian SPT

pada sedimen ini adalah 70/30.

Dari Kedalaman 25 – 30 m terdiri dari

lempung berwarna coklat kekuningan,

berplastisitas tinggi dan keras. Sedimen

lempung ini merupakan pelapukan dari Tufa

lapili (completely to moderatly weathered).

METODA

Metode yang digunakan dibagi menjadi dua

bagian. Pertama, metoda pengambilan data

lapangan berupa pemboran geoteknik yang

didasarkan pada ASTM D-1452, ASTM (1995a)

dan Departemen Pekerjaan Umum, 2005 yang

diikuti dengan uji SPT yang disesuaikan

dengan ASTM D-1586 dan SNI 03-4148-1996.

Metode kedua adalah metode yang digunakan

untuk menghitung kapasitas tiang pancang bulat

yang didasarkan pada hasil uji lapangan SPT

dengan menggunakan formula yang dibuat oleh

Mayerhof, 1965.

Pemboran Geoteknik dan Standar Penetration

Test (SPT)

Metode yang digunakan dalam pengambilan

data adalah pemboran dan analisis geoteknik.

Selain berdasarkan ASTM D-1452 pemboran

juga dilaksanakan dengan melakukan

pemeriksaan fisik tanah setiap meter

kedalaman, sementara pengujian Standar

Penetration Test (SPT) dilakukan pada saat yang

bersamaan setiap kedalaman -2,00 meter. Pada

prinsipnya Standar Penetration Test (SPT)

adalah metode yang digunakan untuk

menghitung kepadatan sedimen dengan cara

mengkalkulasikan nilai pukulan N-SPT (number

of blows) tiap penurunan 15 cm seperti yang

diterangkan pada McGregor and Duncan (1998)

dan Kulhawy and Mayne (1990).

Sementara Terzaghi (1967) membuktikan

hubungan antara N-SPT dengan daya dukung

yang diijinkan (qa ton/m2) yang didasarkan pada

penurunan 2.54 cm (1 inci). Selanjutnya hasil

penelitian lapangan dari pengujian N-SPT ini

dapat dipergunakan untuk memperkirakan

penurunan yang akan terjadi apabila tanah diberi

beban fondasi sesuai dengan lebar fondasinya

berdasarkan persamaan Meyerhof, 1965 (dalam

Terzaghi, 1967; Bowles, 1977).

Perhitungan Kapasitas Tiang Pancang

Perhitungan kapasitas basement structure

khususnya tiang pancang, dilakukan dengan

didasarkan dari data yang didapatkan dari hasil

uji n-SPT lapangan. Metode yang digunakan

adalah metode yang dibuat oleh Mayerhoff,

(1965). Untuk lebih jelas formula yang dibuat

dan parameter apa saja yang digunakan dalam

perhitungan kapasitas tiang pancang maka dapat

dilihat pada keterangan berikut.

Gambar 4. Rekaman Sesimik Pantul Dangkal Sepanjang Titik BH-1 dan BH-2


45

HASIL KAJIAN DAN PEMBAHASAN

Dari 2 titik pemboran inti dan pengujian

SPT dari masing-masing titik pemboran

tersebut dapat ditafsirkan sebagai berikut:

Peletakan fondasi bangunan tidak dapat

dilakukan hingga kedalaman -10 meter karena

hingga kedalam tersebut sedimen masih bersifat

lunak seperti dapat dilihat pada paragraph

sebelumnya tentang kondisi hasil pengujian

standard penetrasi test untuk masing-

masing titik pemboran.

Berdasarkan perbandingan hasil

titik pemboran BH1 dan titik

pemboran BH2 maka dapat diketahui

bahwa ketebalan sedimen lempung,

pasir dan kerikil memiliki ketebalan

yang besar ke arah laut sehingga

dapat diketahui pada daerah sekitar

garis pantai ketebalan sedimen

tersebut akan lebih menipis, Gambar

4.

Pengujian SPT menunjukkan

bahwa tingkat kepadatan tanah hingga

kedalaman -13 m dari permukaan

dasar laut bersifat sangat lunak, lunak

hingga agak keras.

Kapasitas Tiang Pancang

Kapasitas tiang pancang yang

dihitung dengan membuat skenario

menggunakan beberapa ukuran tiang

pancang. Diameter tiang pancang

dianalisis dalam 4 ukuran berbeda

yaitu 40 cm, 50 cm, 0 cm dan 70 cm.

Selanjutnya alternatif pemancangan

juga direncanakan pada kedalaman

berbeda untuk mendapatkan kondisi

kapasitas tiang pancang yang efisien

terhadap rencana infrastruktur yang

akan dibangun.

Kapasitas Tiang Pancang

Terhadap Gaya Tekan

Perhitungan kapasitas tiang

pancang terhadap gaya tekan yang

bekerja pada tiang dibagi menjadi dua

perhitungan berdaarkan asal data

yaitu data hasil uji n-SPT BH-1 dan

data hasil uji n-SPT BH-2.

Berdasarkan hasil perhitungan

menunjukkan kapasitas tiang pancang

pada daeerah offshore (BH-2)

memiliki nilai yang lebih besar sekitar dua kali

lipat dari nilai kapasitas tiang pancang pada

daerah sekitar garis pantai, hal tersebut dapat

diketahui dari nilai yang terdapat pada hasil

kapasitas tekan tiang yang yang merupakan

perbandingan garis merah dan garis biru yang

terdapat pada Gambar 6. Sementara

berdasarkan alternatif diameter yang dibuat

kapasitas tiang pancang dapat dilihat pada

Gambar 6 berikut.

Daya Dukung Tekan (Meyerhof 1965)


46

Kapasitas Tiang Pancang Terhadap Gaya

Tarik

Selain menganalisis kapasitas tiang

terhadap gaya tekan, dihitung pula kapasitas

tiang pancang berdasarkan gaya tarik yang

mampu ditahan oleh tiang tersebut. Berdasarkan

hasil analisis dengan memasukkan nilai

keamanan 2 maka nilai kapasitas tiang dapat

dilihat pada Gambar 7 berikut.

Perhitungan Kapasitas Total Tiang Pancang

Tiap Kedalaman

Total kapasitas tiang untuk masing-masing

diameter dan kedalaman berdasarkan data BH-1

dan BH-2 dapat dilihat pada Gambar 8. Nilai

tersebut merupakan nilai kapasitas tiang

terhadap gaya tekan dan tarik yang bekerja

untuk masing-masing kedalaman. Nilai total dari

hasil penjumlahan kedua kapasitas tersebut

menggambarkan bahwa kapasitas tiang mulai

dari kedalaman -14 m dari dasar laut hingga

keedalaman -24 m memiliki trend yang hampir

tegak lurus/linear. Selanjutnya, nilai kapasitas

tersebut akan dianalisis untuk disesuaikan

dengan penggunaan upper structure dari rencana

pengembangan kawasan pantai.

Rencana Infrastruktur Pantai

Seperti diketahui, data hasil pengujian

lapangan pada dua titik pemboran yaitu standar

penetration test didapatkan dari, PPPGL 2006

telah digunakan untuk menganalisis kapasitas

tiang pancang yang direncanakan untuk

membangun trestle atau jembatan penghubung

areal pelabuhan untuk kapal 7000 DWT di bagian

offshore. Berdasarkan perencanaan pembebanan

dengan asumsi 1,2 beban mati dan 1,6 beban

hidup maka total gaya yang bekerja untuk satu

Gambar 6. Kapasitas Tekan Tiang Tiap Kedalaman (A,B,C,D,E dan F)


47

tiang, dengan kondisi faktor keamanan 2 dan

rencana jarak antara tiang 4 meter adalah

sebesar 116,4107 ton.

Selanjutnya perhitungan kapasitas tiang

telah dilakukan tidak hanya dari titik BH-1ke

BH-2 namun juga dilakukan perhitungan

sepanjang jarak tersebut hiingga ke arah garis

pantai dengan interval 250 meter, Tabel 1.

Berdasarkan Tabel 1 di atas maka tiang

pancang yang paling efektif dan efisien untuk

perencanaan bangunan trestle kapal 7000 DWT

adalah pada kedalaman -20 m dari dasar laut dan

diameter tiang 40 cm, dengan jarak 1,75 km dari

garis pantai dan diameter 40 cm kedalaman -14

meter dengan jarak terjauh 3,75 km dari garis

pantai. Pemilihan efektif didasarkan pada di

kedalaman -20 m tiang pancang sudah berada

pada lapisan yang cukup keras sedangkan

penggunaan diameter cukup efisien karena lebih

ekonomis dibandingkan diameter yang lain.

KESIMPULAN

Berdasarkan kondisi geologi bawah dasar

laut yang ditafsirkan dari hasil pemboran

geoteknik, maka dari segi kekerasan dan

kepadatannya, untuk posisi peletakan

infrastruktutr laut yang berjarak sekitar 1,7 km

dari garis pantai peletakan basement structure

tiang pancang yang aman adalah pada kedalaman

lebih kurang -20 m dari dasar laut, sedangkan

semakin ke arah laut akan semakin dangkal

Gambar 7. Kapasitas Tarik Tiang Tiap Kedalaman (A,B,C,D,E dan F)


48

yaitu pada jarak 3,7 km dari garis pantai

kedalaman yang cukup aman adalah -13 meter.

Dari hasil perhitungan kapsitas tiang

pancang dapat diketahui dengan diameter 40 cm

dan kedalaman sekitar -14 meter sudah mampu

menahan gaya yang bekerja untuk kapal 7000

DWT sedangkan diameter yang sama juga dapat

digunakan pada daerah sekitar garis pantai

dengan konsekwensi pemancangan yang lebih

dalam hingga sekitar -20 meter dari dasar laut.

DAFTAR PUSTAKA

ASTM (1995a). Standard Test Method for

Standard Penetration Test (SPT) and

Split-Barrel Sampling of Soils Standard

test method for piles under static axial

compressive load, D1586 - 08a. 1995

Annual Book of ASTM Standards, vol.

04.08, American Society for Testing

and Materials, New York.

ASTM D 1586-84 (1984), “Standard method for

penetration test and split barrel sampling

of soils”.

Bowles, J.E., 1977, Foundation Analysis and

Design, McGraw Hill Kogakusha, Ltd.,

Tokyo, Japan.

Departemen Pekerjaan Umum, 2005, “Pedoman

penyelidikan geoteknik untuk fondasi

bangunan air”, Vol.1: Penyusunan program

penyelidikan, metode pengeboran dan

deskripsi log bor (Pd.T 03.1- 2005-A),

Vol.2: Pengujian lapangan dan

laboratorium (Pd.T 03.2-2005-A), dan

Vol.3: Interpretasi hasil uji dan

penyusunan laporan penyelidikan

geoteknik (Pd.T03.3-2005-A), Kep.Men.

Pekerjaan Umum No: 498/KPTS/M/2005,

Jakarta, tgl. 22 Nov 2005.

Kulhawy, F.H., and Mayne, P.W. (1990), “Manual

on Estimating Soil Properties for

Foundation Design”, Report EPRI-EL

6800, Electric Power Research Institute,

Palo Alto.

Gambar 8. Kapasitas Total Tiang Pancang Berdasarkan Data BH-1dan BH-2


49

Mayerhof, G.G. (1965), Shallow foundations.

Proc. ASCEJ. Soil Mech. & Fdn Engng. 91

(SM2), 21-31

McGregor, J.A. and Duncan, J.M. (1998),

“Performance and Use of the Standard

Penetration Test in Geotechnical

Engineering Practice“, Report of a study

performed by the Virginia Tech Center for

Geotechnical Engineering, Virginia

Polytechnic Institute and State University

,October, 1998.

Novico, F., Kristanto. N. A., Rahrdjo. P., 2011,

The Safety Factor Analysis Of The Marine

Slope Stability Model On The Access

Channel Of Marine Centre Plan Cirebon,

Buletin Marine Geological Institute,

Bandung.

Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi

Kelautan, 2006, Pengmebangan Pusat

Penelitian dan Pengembangan Geologi

Kelautan Sebagai Marine Center Tahanp

II, (Intern Report), Puslitbang Geologi

Kelautan, Bandung.

Pusat Penelitian dan Pengembangan Geologi

Kelautan, 2005, Penyelidikan Potensi

Sumber Daya Mineral dan Daya Dukung

Kawasan Pesisir Kabupaten Cirebon,

(Intern Report)

SNI 03-4148-1996, “Metode pengujian penetrasi

dengan SPT”

Suwarna, N., P.H. Silitonga, dan M.Masria, 1996,

Peta Geologi Lembar Cirebon, PPPG,

Bandung.

Terzaghi, K. and Peck, R. B. (1967). Soil

Mechanics in Engineering Practice, 2nd

edn. John Wiley, New York, London,

Sydney.

Tabel 1. Kapasitas Total Tiang Pancang Sepanjang Lokasi BH-1dan BH-2


50

desain kapasitas tiang pancang bulat pada lapis …

Documents